Обрыв вторичных цепей РЗА: диагностика и снижение рисков

Одно из преимуществ Цифровой подстанции — возможность диагностики вторичных цепей при помощи специальных GOOSE-сообщений. Если вы получаете такие сообщения раз в секунду —  значит связь есть, а если они пропали — ищите обрыв или неисправное устройство. Все просто и понятно. 

  • А как обстоят дела с контролем вторичных цепей на обычной подстанции?
  • Неужели до прихода цифры релейщики обнаруживали обрывы критически важных цепей только когда подстанция догорала, в чем нас сегодня пытаются убедить на выставках?
  • Действительно ли термин “интеллектуальная” подходит только для ЦПС?

Обрывы вторичных цепей и ЦПС

Сегодня мы отвлечемся от цифрового будущего и постоим за честь старой релейной гвардии. Погнали!

 

Виды вторичных цепей на подстанции

Для того, чтобы разобраться с методами диагностики цепей на обрыв надо вспомнить какие на подстанции есть вторичные цепи РЗА, а также разделить их по важности для систем релейной защиты, автоматики и управления. Рассматриваем ОРУ 110 кВ и ОПУ соответствующей подстанции.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ЦЕПИЦЕПИ ПРИВОДА ВЫКЛ-ЛЯЦЕПИ ПИТАНИЯ УСТРОЙСТВЦЕПИ ТЕХНОЛОГИЧ. ЗАЩИТОПЕРАТИВНЫЕ ЦЕПИЦЕПИ ОПЕР. БЛОКИРОВКИ
Начало:   клеммные коробки ТТ и ТН
Конец:   аналоговые входы МП РЗА, измерительные реле
Длина:   большая, до 150-200 метров
Промежут. элементы:   много (клеммы, БИ, ключи)
Важность для работы РЗА:   высокая (особенно токовых цепей)
Начало:   шкаф привода выключателя 110 кВ
Конец:   СОПТ, дискретные входы/выходы МП РЗА, пром. реле
Длина:   большая, до 150-200 метров
Промежут. элементы:  много (клеммы, блок-контакты, ключи)
Важность для работы РЗА:   высокая (особенно цепи откл-я и контр. SF6)
Начало:   СОПТ
Конец:   вход питания МП РЗА
Длина:   небольшая, 10-20 метров
Промежут. элементы:  мало (клеммы)
Важность для работы РЗА:   высокая
Начало:   силовое оборудования ОРУ (обычно тр-ры)
Конец:   СОПТ, дискретные входы/выходы МП РЗА, пром. реле
Длина:   большая, до 150-200 метров
Промежут. элементы:  много (клеммы, блок-контакты, ключи)
Важность для работы РЗА:   высокая (особенно ГЗТ)
Начало:   дискретные входы/выходы МП РЗА
Конец:   дискретные входы/выходы МП РЗА, пром. реле
Длина:   небольшая, 10-20 метров
Промежут. элементы:  много (клеммы, ключи)
Важность для работы РЗА:   средняя
Начало:   блок-замки и блок. реле разъединителей
Конец:   ЩСН, дискретные входы/выходы МП РЗА
Длина:   очень большая, до несколько сотен метров
Промежут. элементы:  большое (клеммы, блок-контакты, ключи)
Важность для работы ПС:   высокая (безопасность персонала)

Остальные цепи (ЦС, упр-е КА, АСУ/ТМ, вспомог. цепи) не рассматриваем потому, что их повреждение не оказывает критических воздействий на работоспособность ПС в аварийном режиме или безопасность персонала при оперативных переключениях. 

Соответственно, чем больше длина и количество промежуточных элементов, тем больше вероятность обрыва/ослабления контакта в такой цепи. Теперь давайте посмотрим, что с этим делать

 

Базовый принцип защиты от обрыва вторичных цепей

“Управляй по “1”, если нет способа подтвердить сигнал! 

Под “1” я имею ввиду напряжение на реле или дискретном входе терминала.

Если делаешь вторичную схему, то срабатывание функции должно происходить при появлении сигнала, а не при его исчезновении. Потому, что исчезновение напряжения может означать обрыв, а не какое-то событие. 

Контролируемые цепи: все, кроме измерительных

На рисунке ниже показаны способы выполнения вторичных цепей.

Способы организации вторичных цепей РЗА

Обратите внимание на уточнение “пуск / блокировка РЗА”. Это означает, что управлять по “единице” обязательно нужно критическими функциями (срабатывание ГЗТ, дуговой защиты, УРОВ) или блокировками функций, которые могут привести к излишнему отключению потребителей (блокировка ЛЗШ, блокировка АВР и т.д.) Менее важные функции можно активировать и по “нулю”, хотя это все равно нежелательно.

Так, что при разработке вторичных схем РЗА помните про волшебную единицу, которая не даст обрыву испортить вам жизнь. Да, это не диагностика цепей, а профилактика неправильной работы алгоритмов, но по-моему эти меры даже важнее непосредственного отыскания обрыва

 

Алгоритм фиксации обрыва по избыточной информации

А что делать, если сигнал нужно взять по “нулю”?

Это довольно частое явление, например, прием сигнала через блок-контакт выключателя. Положение выключателя вам нужно определять и во включенном, и в отключенном состоянии. Какой бы БК вы не использовали в свое время он окажется в открытом положении (на входе терминала или реле “висит” 0)

Для таких случаев применяют вариант избыточной информации, т.е. подключаются сразу к двум типам блок-контактов — нормально замкнутому и нормально разомкнутому, которые механически связаны друг с другом (например, находятся на одном валу привода). При этом мы можем четко зафиксировать обрыв парной цепи, если сигнал отсутствует сразу на двух входах терминала.

Это классическая задача контроля цепей привода через реле/входы РПВ/РПО (см. картинку ниже, левая часть)

Диагностика обрыва цепей при помощи избыточной информации

Кстати у меня есть подробная статья на эту тему.

Да, господа релейщики, чтобы вы не скучали — какого элемента не хватает в цепи РПВ/РПО для данного варианта реализации? Всякие блок-контакты элегаза и пружины считайте, что я просто не показал, но они как бы есть) Кроме этого, чего не хватает в схеме? Пишите в комментах)

Еще один вариант применения такого решения — это контроль цепей оперативной блокировки, с которыми на подстанциях большие проблемы (та же картинка, правая часть). Только вместо БК выключателей вы применяете БК разъединителей. Этот метод стал популярен с приходом цифровой оперативной блокировки и позволяет надежно зафиксировать обрыв цепей сигнализации о положения ножа.

Где еще используется метод фиксации обрыва по избыточной информации? В принципе во всех дискретных цепях, где мы может ее получить. Например, для контроля обрыва шинки блокировки ЛЗШ, при последовательном соединении контактов

Да, выше я писал, что блокировку ЛЗШ лучше делать по “единице”. Но это верно только “если нет способа подтвердить сигнал!” Внимательно прочитайте правило)

Алгоритм ЛЗШ обрабатывает сразу два логических сигнала — блокировка ЛЗШ от нижестоящих присоединений (размыкание контакта нижестоящей защиты) и пуск собственной ступени МТЗ. Если вы соберете шинку блокировки ЛЗШ, как показано на рисунке ниже, то сможете фиксировать обрыв этой шинки по простому признаку

Фиксация обрыва шинки ЛЗШ

Это тот же принцип, что для РПВ/РПО, но связь между логическими сигналами не столь очевидна. На электромеханике можно собрать аналогичную схему, но эти принципы получили массовое распространение именно с приходом МП РЗА.

Контролируемые цепи: все, кроме измерительных

 

Фиксация обрыва цепей с использованием возврата реле

Идея стара, как релейная защита и надежна на АК-47. Запитываете катушку реле или внутреннюю схему терминала РЗА, сторожевой контакт размыкается и ждет своего часа. Если питание исчезло или произошел обрыв цепи, то контакт возвращается в замкнутое состояние под действием пружины. Для фиксации неисправности потребуется цепи со смежным опер. ток, которыми обычно выступают цепи центральной сигнализации (см. рисунок ниже)

Фиксация обрыва цепей РЗА при помощи реле Отказ

Для контроля питания терминала даже не нужно дополнительных элементов потому, что реле “Отказ” есть в каждом устройстве (обычно два контакта — для ЦС и АСУ/ТМ). Если же хотите контролировать все оперативные цепи, то можно в самый конец повесить промежуточное реле с НЗ-контактом (на рисунке KL). Я не люблю такие схемы потому, что выглядит достаточно колхозно и увеличивает количество оборудования, но почему бы и нет? Особенно, если входные сигналы важные

Контролируемые цепи: оперативные, цепи питания

Кстати, я бы применял реле “Отказ” даже на Цифровой подстанции с диагностикой через GOOSE-сообщения потому, что через них не всегда понятно, обрыв произошел или терминал вышел из строя. Хотя по косвенным признакам это можно попробовать определить

 

Завершение Части 1

На этом мы заканчиваем первую часть обзора традиционных методов выявления обрыва во вторичных цепях. Впереди у нас более сложные алгоритмы для измерительных цепей и, чем черт не шутит, вариант тотального контроля всех цепей при помощи внутреннего источника питания. Также поделюсь простым, но действенным способом увеличения надежности схемы в больших комплектах РЗА. Это конечно, если вам зайдет эта статья)

Как видим релейщики и раньше не были безоружны перед обрывами важных вторичных цепей. Цифровая подстанция — это конечно хорошо, но не нужно думать, что раньше мы «щи лаптем хлебали». Если грамотно использовать существующие технологии, то и с их помощью можно получить хорошие результаты. И даже по меньшей цене.

А что вы думаете по этому поводу? Стоит продолжать рассмотрение таких нюансов схемотехники и логики РЗА? Пишите в комментариях)

Удачи!

  • алекс телл

    Очень интересная статья.Спасибо.Думаю не хватает контакта который размыкает цепь включения при наличии паралельной команды на отключение — «блокировка от прыгания».

    • https://plus.google.com/101616571412194372232 Дмитрий Василевский

      Ну, я говорил, что контакты не рассматриваем, типа они учтены) Правильный ответ уже есть выше, хотя сам контакт там конечно быть должен)

  • Аноним

    Не хватает сопротивлений, включенных последовательно с катушками РПО/РПВ

    • https://plus.google.com/101616571412194372232 Дмитрий Василевский

      Да, точно)

  • http://vk.com/id570563754 Александр Борисов

    Спасибо за статью, обязательно стоит продолжать рассмотрение нюансов схемотехники и логики РЗА

  • Аноним

    Токоограничивающего сопротивления в цепях ЭМО, ЭМВ последовательно с обмотками реле РПО, РПВ. Его отсутствие приведет к тому, что тока в цепи отключения включения будет достаточно для работы ЭМО, ЭМВ.

    • https://plus.google.com/101616571412194372232 Дмитрий Василевский

      Да, там нужны резисторы. Только вроде их ставят для того, чтобы не происходило срабатывание выключателя при пробое катушки РПВ/РПО. Сами катушки имеют большое сопротивление и привод с ними не сработает

      • Аноним

        Кстати да, Дмитрий Вы правы насчет пробоя реле РПО/РПВ. С некоторыми вещами настолько давно разбирался, что они уже как данное, не задумываешься, стоит и стоит, главное, чтоб было))).
        Кстати, есть еще момент. Во многих схемах с терминалами роль РПО/РПВ выполняет дискретный вход самого терминала и резисторы включаются параллельно этим входам.

  • Аноним

    Спасибо за статью. Продолжайте.

  • http://vk.com/id6937229 Валерий Вольнов

    Стоит отметить, что на гибридных ПС с электромеханикой, электронными реле и МП — на реле контролирующее наличие опер тока ставят либо электронное, которое стоя под напряжением лет 8, пока не дадут транс на восстановление, залипает и при подаче напряжения не возвращается в исходное положение, так и с электро механикой, магнитопровод намагнитился и якорь не отваливается. Так заменил штуки 3 электронных реле, в т.ч. ел-11 на собственных нуждах, так и механику на разных присоединениях

  • http://vk.com/id168040 Дмитрий Актаев

    Спасибо за статью. Ещё бы реле контроля тока ЭМО, ЭМВ?

    • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/131488400583096/ Дмитрий Василевский

      Да, это тоже может быть. Особенно если выключатель 110 кВ и выше

  • Аноним

    Отсутствуют резисторы в цепи РПО, РПВ.

    • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/131488400583096/ Дмитрий Василевский

      Да, они самые)

  • Аноним

    Собственно, что нового… банальная проверка чётности суммы сигналов, так называемое CRC.
    В АЛАР-М (не путать с НИИПТ, это ДВПИ, этот аппарат являлся дважды серебряным призером ВДНХ), все межблочные выходные логические сигналы выполнялись одновременно прямым и инверсным, а на входе другого блока принимался прямой сигнал, но исправность контролировалась элементом «исключающего ИЛИ», если связь была исправна, то на его входе была 1, если обрывалась, то сразу 0, просто и надёжно. НО! Проблема в том, что существует неодновремённость переключения сигналов и тем более контактов реле, или например блок-контактов выключателей, а уж БК разъединителей вообще «вечность», поэтому логика выявления имеет соответствующую выдержку срабатывания.

    • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/131488400583096/ Дмитрий Василевский

      Да, выдержка нужна. Для выключателей она может достигать 8-10 с потому, что есть контакт готовности пружины в цепи РПО (в схеме из статьи не показан)

  • http://vk.com/id215009996 Иван Филин

    1) В цепях контроля положения включено и отключено не хватает резисторов.
    2) У нас после реконструкций есть схемы, где сигнал обрыва питания оперативным током терминала, задействованы 3 параллельных контакта, Б\К SF, контакт «Отказ» на терминале и реле KLV, которое вами упомянуто в конце. Считаю что в такой схеме Б\К автомата лишний. Да еще KLV (программные) мажорные от компании АББ и Телемеханика, с контролем по уровню U> и U< (оперативный ток =U) , исходя из своего опыта эксплуатации могу сказать что данные реле часто выходят из строя (чинить такие реле как я понял нет смысла, и запарился приезжать ночью на дефекты), ценник приличный, поэтому успешно заменяем их на обычные промежуточные реле с НЗ контактом и не (парим) мозг. Часто вспоминаю слова моего первого наставника "Чем проще схема, тем она надежнее"

    • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/131488400583096/ Дмитрий Василевский

      Да, сейчас много контактов в цепи включения стоит. Ну а по вопросу в статье — не хватает резисторов, остальное считаем, что просто не показано)

  • http://vk.com/id13985986 Александр Невский

    «Остальные цепи (ЦС, упр-е КА, АСУ/ТМ, вспомог. цепи) не рассматриваем потому, что их повреждение не оказывает критических воздействий на работоспособность ПС в аварийном режиме или безопасность персонала при оперативных переключениях.»
    При выходе из строя цепей управления КА оперативный персонал в аварийных ситуациях воздействует на кнопки и ключи местного управления на отключение КА,что снижает безопасность персонала.
    Разве цепи управления КА не важны?

    • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/131488400583096/ Дмитрий Василевский

      Здесь речь идет о цепях от ключей управления. Человек не может реагировать на повреждения также быстро, как РЗА, к тому же большую часть времени персонал не находится в непосредственной близости к этим ключам. Поэтому эти цепи не так важны с точки зрения устранения повреждений и надежности ПС в целом. И в аварийных ситуациях (например, КЗ) персонал не воздействует на эти ключи и кнопки. Он просто не успеет

Комментарии для сайта Cackle

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.